大宗茶鮮葉殺青新型高效熱風爐設計與試驗

蔣建祥 翁州姚 戴惠亮 汪彬

摘要：針對目前國內的熱風爐難以供應處理量大于500 kg/h的殺青機這一現象，時現有熱風爐進行了全面的研究，通過重新設計燃燒系統，包括過濾器、比例閥、電磁閥、燒嘴、助燃風機、執行器等和燃燒爐體，并改變爐體出風口錐度，成功研制出了熱風達到300℃以上且鮮葉殺青量達到1000 kg/h的新型熱風爐，且比以前的熱風爐殺青更勻更透，達到了既增加鮮葉殺青量，又可以不加重茶企負擔的目的。

關鍵詞：熱風爐;大處理量;透徹：均勻

中圖分類號：TF578

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）14-0205-02

1 引言

按殺青設備分，殺青方法有手工殺青和機械殺青之分。而機械殺青機又可分為鍋式殺青機、滾筒式殺青機、網帶式蒸汽殺青機、微波殺青機和熱風式殺青等。其中熱風殺青由于所用的是高溫干燥熱風，能夠快速完成殺青作業，并且殺青勻、透，使殺青葉保持色澤翠綠，其按能源分有柴煤式、電熱式和燃氣式。燃氣式由燃氣和空氣直接燃燒牛成超過300℃以上的高溫熱風對茶葉直接殺青，其優點為升溫快、熱效率高、環境污染少。

目前市場上產量最大的熱風殺青機為500 kg/h鮮葉的處理量，當鮮葉殺青量大于500 kg/h時，就需要匹配兩條生產線，極大的增加了設備成本，加重了茶企的負擔，尤其是附加值本來就很低的大宗茶生產。如何解決即增加鮮葉殺青量又可以不加重茶企負擔就成為一個很現實的供需問題，因此研發一種更大殺青量的熱風殺青機和相匹配的熱風爐就顯得非常有必要。

2新型熱風爐機械結構設計

2.1整體結構設計

本文設計的新型熱風爐結構分為兩部分：燃氣系統和爐體，示意圖如圖1、圖2所示。

2.2各部分優化設計

本文設計的新型熱風爐較市面上的熱風爐有較大的改變與創新，具體如下。

（1）風量的重新確定。

目前殺青量500 kg/h的殺青機滾筒直徑為1m，直燃爐主風機流量為1131～2356 m³/h，配套殺青量達到1000 kg/h殺青機。因此本項目直燃爐主風機流量選擇為2264～5268 m³/h。

（2）爐頭型號的重新確定。

目前殺青量500 kg/h殺青機所配套直燃爐的燃燒爐頭功率為320 kW，熱值25萬大卡，在殺青量和風量均增加一倍的情況下，其燃燒爐頭功率和熱值也應相應加大一倍才能保證熱風的溫度，因此本項目直燃爐的燃燒爐頭功率和熱值選擇630 kW和50萬大卡。

（3）燃氣壓力的重新確定。

燃氣壓力是指提供燃氣穩定燃燒的一種壓力，因此本項目熱風爐燃氣壓力可以和殺青量500 kg/h殺青機所配套熱風爐的燃氣壓力一致。

（4）燃氣系統的重新確定。

因熱風爐頭燃氣壓力與殺青量500 kg/h殺青機所配套直燃爐的燃氣壓力一致，因此助燃風機也可一致，但又因燃氣燃燒量增加一倍，因此執行器、過濾器、比例閥、電磁閥等均需增大。

（5）爐體結構的確定。

因風量增加，爐體的直徑也相應加大，爐芯與中筒之間依舊采用6片螺旋形導風板，與殺青機連接的熱風管內徑與殺青機的風管內徑一致，使進入殺青機的熱風盡量穩定均勻。直簡體與出風口間的錐度減小，以減少熱風流動方向的阻力，避免引起熱風的回流乃至燃氣的回火等情況。

3新型熱風爐使用壽命

3.1爐算子的材質選擇

熱風爐爐算子位于熱風爐蓄熱室下部。它為熱風爐的進風提供通道，將高爐冷風均勻分布，并且承載格子磚的全部荷重。它具有承受載荷大、形位公差小、材質要求嚴、裝配精度高、鑄造工藝嚴格等特點。由于爐算子在較高溫度下長期工作，其結構形式、材料性能能否滿足工藝要求將直接影響熱風爐的壽命。

當爐算子采用常規材料如普通耐熱鑄鐵時，它的最高安全工作溫度是350℃，超過該溫度后，常規材料的抗彎強度、抗壓強度等機械性能將顯著下降。而熱風爐在工作周期內，爐算子系統的工作溫度波動較大，-般在400℃以內變化，顯然常規材料不符合我們的溫度要求。目前國內熱風爐的爐算予系統的設計最高溫度為450℃，使用最廣泛的材料主要有：鉻鉬鑄鐵（GG25CrMo）、中硅鑄鐵（ RQTSi4Mo）、RTCr2等，經過材料比對試驗，采用了中硅鑄鐵，能性價比很好地適用于新型熱風爐。

3.2新型熱風爐的維護與保養

現代熱風爐的發展方向其中一條就是長壽命，爭取一代壽命≥25年。眾所周知，設備運行一段時間以后，其性能和狀態將要發生一定變化，因此必須有計劃地對設備進行預防性和恢復性的檢修和檢驗，才能有效地延長熱風爐的壽命。

3.2.1 定期進行檢查與保養

燃氣熱風爐運行每隔2～3星期，應進行檢查一次。

3.2.2 燃氣熱風爐運行每隔3～6個月后，應停爐進行

（1）對燃氣熱風爐內外進行檢查，如受壓部分的焊縫，鋼板內外有無腐蝕現象，若發現在嚴重缺陷應及時修理，若缺陷并不嚴重亦待下次停爐時修理，如發現有可疑之處，但并不影響安全生產時，應作出記錄以便日后參考。

（2）檢查完畢后可在著水面涂熱風爐底漆，以防腐蝕。

3.2.3燃氣熱風爐及熱風爐底座每年至少油漆一次

燃氣熱風爐長期不用的保養方法：有干法和濕法兩種，停爐一個月以上，應采干保養法，停爐一個月以下可采用濕保養法。

（1）濕保養法：熱風爐停爐后放出爐水，將內部污垢徹底清除，沖洗干凈，再新注入已處理的水至全滿，將爐水加熱到100℃，讓水中的氣體排出爐外，然后關閉所有閥門，氣候寒冷的地方不可采用保濕養法，以免爐水結冰損壞熱風爐。

（2）千保養法：熱風爐停爐后放去爐水，將內部污垢徹底清除，沖洗干凈，在爐膛內用微火烘干，然后將直徑10～30 mm大小的塊狀生石灰分盤裝好，放置在鍋筒內，不使生石灰與金屬接觸，生石灰的重量，以鍋筒容積8 kg/m³計算，然后將所有的入孔、管道閥門關閉，每三個月檢查—次，如生石灰碎成粉狀，需即更換，熱風爐重新運行時應將生石灰和盤取出。

4新型熱風爐研究試驗

在2017年5月30日至6月20日新型熱風爐研制期問，由于市場需求改變，制熱風爐改配的熱風殺青機滾筒直徑調整為1m，為確保研制進程，對新型熱風爐的熱風管進行了縮小，新設計了變徑管。另外由于執行器型號變大，而助燃風機沒變，導致執行器和助燃風機無法連接，此處也做了一個變徑管。圖3、圖4分別為熱風管增加變徑圖和整體實物圖。上述應急改變經模擬分析，考慮到只會降低新型熱風爐的實際效能，繼而進行了多次研究試驗，相關結果如表l所示。

5結論

（1）由上方實踐數據可得：該新型熱風爐運行功率只發揮了1/3便已供應上處理量為300 kg/h的殺青機，配套1000 kg/h的殺青量應該是可以滿足的。同時新型熱風爐溫升迅速，點火2 min內電氣箱溫度達到355℃，殺青機的溫度表顯示410℃，因此對于溫升情況是達到設計要求的?？偟膩碚f新型高效熱風爐的研制基本達到熱風溫度300℃以上和鮮葉殺青量達到1000 kg/h的預期目標，能夠較好地適應市場需求，減輕企業的壓力。

（2）熱風爐的維護保養一般分安裝前、停爐后和定期維護保養三種。為確保該新型高效熱風爐能夠達到現代熱風爐的目標之一——長壽命，除了本產品優良的硬件條件，還需要客戶在使用時嚴格執行標準的檢查與保養，以達到其最大利用價值。